菠蘿收集采摘車的設(shè)計(jì)

陳章恒 張維元 張路遙 翟俊偉

摘 要：科技遍及我們身邊的方方面面，科技使我們的生活更加美好，而對(duì)于生產(chǎn)作業(yè)亦是如此，傳統(tǒng)的菠蘿采摘多為手工采摘，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而機(jī)械的使用既可以很大程度的解放對(duì)人力資源的需求，并且更加高效節(jié)約。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)菠蘿的采摘的情況復(fù)雜性以及還不太高的機(jī)械化水平，我國(guó)國(guó)內(nèi)的菠蘿采摘基本還是靠手工來完成作業(yè)，為此文章設(shè)計(jì)了一種新型、實(shí)用的菠蘿采摘機(jī)。該菠蘿采摘機(jī)結(jié)構(gòu)類似我們常見的拖拉機(jī)的造型，操作簡(jiǎn)單，采摘效率高，對(duì)菠蘿的損傷較小，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：采摘機(jī)械；機(jī)械設(shè)計(jì)；采摘收集；菠蘿

中圖分類號(hào)：S233.74 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）10-0096-02

Abstract： Technology covers all aspects of our lives， and it makes our lives better， and so does production. Traditional pineapple picking is mostly hand-picked， time-consuming and laborious， while the use of machinery can greatly liberate the demand for human resources， and more efficient and economical. In view of the current domestic pineapple picking complexity and not too high level of mechanization， pineapple picking in our country basically rely on manual to complete the work， this paper designed a new and practical pineapple picking machine. The structure of the pineapple picking machine is similar to that of our common tractor， which has the advantages of simple operation， high picking efficiency， little damage to the pineapple and improving the production efficiency.

Keywords： picking machine； mechanical design； picking collection； pineapple

引言

菠蘿原產(chǎn)巴西、阿根廷及巴拉圭一帶干燥的熱帶山地。目前世界約有61個(gè)國(guó)家和地區(qū)有栽培。除中國(guó)外，以泰國(guó)、美國(guó)、巴西、墨西哥、菲律賓和馬來西亞等栽培較多。中國(guó)菠蘿栽培主要集中在臺(tái)灣、廣東、廣西、福建、海南等省，云南、貴州南部也有少量栽培，已有400多年的歷史。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著工業(yè)化的發(fā)展，整個(gè)世界都面臨人口老齡化的問題，進(jìn)一步將導(dǎo)致勞動(dòng)力成本的提高，此外現(xiàn)代生活條件下，人們生活水平日益提高，對(duì)水果的需求量，也就不斷的增長(zhǎng)，這就會(huì)增加水果采摘的工作量，而菠蘿的采摘最能體現(xiàn)這個(gè)問題，我國(guó)南方有大量的菠蘿種植地，由于菠蘿的采摘的機(jī)械化水平不高，使得需要投入大量的人力。因此研究菠蘿采摘機(jī)就非常具有現(xiàn)實(shí)意義。

本文針對(duì)此種情況，在擬設(shè)計(jì)時(shí)主要以節(jié)省采摘成本，使用方便，省力，以及提高采摘效率為出發(fā)點(diǎn)，造價(jià)成本低，現(xiàn)代條件下可以實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器可以代替人工從事一些采摘工作，為農(nóng)民們提高工作效率，特地設(shè)計(jì)一種菠蘿采集車，用來減輕人力負(fù)擔(dān)。

1 菠蘿采摘機(jī)研究的現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀

近些年來，國(guó)外在果蔬采摘機(jī)器人的研究方面的取的不少成果，從20世紀(jì)40年代開始，國(guó)外由簡(jiǎn)易采摘器發(fā)展到振搖式采摘機(jī)械，再到后來的切割式采摘機(jī)，但是這種采摘機(jī)活動(dòng)不夠靈活，運(yùn)動(dòng)較為局限。和國(guó)外相比國(guó)內(nèi)的采摘機(jī)器起步相對(duì)較晚。我國(guó)南方果園多以丘陵山區(qū)地帶為主，坡地地形限制了機(jī)械化的發(fā)展，且工時(shí)花費(fèi)和作業(yè)危險(xiǎn)性相比平地也更為突出。這時(shí)小巧靈活的機(jī)器自然就成為菠蘿采摘的首選。

1.2 菠蘿采摘機(jī)的研究意義

生活水平的不斷提高，使得水果的需求越來越大，同時(shí)伴隨著種植技術(shù)的進(jìn)步和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，各式各樣的水果的種植越來越規(guī)模化，當(dāng)然菠蘿也不例外。機(jī)械化的作業(yè)可以極大的提高生產(chǎn)率。此外，勞動(dòng)力的成本也在不斷的加大，此設(shè)計(jì)可以提高生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)成本。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 整體設(shè)計(jì)

通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)目前菠蘿采摘手工采摘較多，增加了農(nóng)民的身體上的負(fù)擔(dān)，并且使得采摘效率大為降低，不能很好的降低使用者的工作量，并且我國(guó)南方果園多以丘陵山區(qū)地帶為主，于是聯(lián)想到拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種操作簡(jiǎn)單的菠蘿采集車，并且根據(jù)菠蘿的種植方法，設(shè)計(jì)了一種抓力較強(qiáng)的車輪，以及減震并且可以翻轉(zhuǎn)約60°的車箱，目的是減少水果在運(yùn)輸中的二次傷害以及易于搬運(yùn)，采用電動(dòng)機(jī)提供整個(gè)裝置所運(yùn)行的動(dòng)力，前輪可以可以張開和收攏，目的是可以通過使用者的控制，根據(jù)杠桿原理，調(diào)節(jié)前端的高度用以采摘少許高度不同的菠蘿，由于菠蘿的莖稈較粗，故采摘車前端使用旋轉(zhuǎn)的道具用來切割菠蘿的莖稈。

2.2 裝置各部分設(shè)計(jì)

（1）水果采摘部分。水果采摘部分由圓形的道具和前端三角狀的收集口組成。主要功能是固定和采摘水果。

（2）水果收集部分。水果收集部分由可以調(diào)節(jié)間距的兩轉(zhuǎn)動(dòng)反向的轉(zhuǎn)筒。主要功能是將菠蘿收集到車箱中。

（3）動(dòng)力部分。動(dòng)力部分由電機(jī)和減速器和內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)裝置組成。主要功能是為整個(gè)機(jī)器的前行、轉(zhuǎn)筒和刀具的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。

（4）盛裝部分。盛裝部分由一個(gè)可以翻轉(zhuǎn)的車箱和減震裝置組成。主要功能是是減少水果在運(yùn)輸中的二次傷害以及易于搬運(yùn)。

（5）整體裝置圖，如圖1、圖2所示。

2.3 采摘過程分析

整個(gè)采摘過程為，前端遇到需要采摘的菠蘿時(shí)，前端三角口將菠蘿收集，由鋸齒將較為粗壯的莖稈鋸斷，再由相反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒，將摘采后的菠蘿收集進(jìn)入車箱中，如遇到少些高度不同的菠蘿時(shí)，工作者可以將前輪收起，利用杠桿原理來控制前端的高度以適應(yīng)采摘環(huán)境。采摘過程中，由于車箱下部采取減震設(shè)計(jì)，可以減少在運(yùn)輸過程中對(duì)菠蘿的二次損傷，以及最后在搬運(yùn)時(shí)，車箱翻轉(zhuǎn)更加有利于搬運(yùn)。

3 結(jié)束語

基于目前菠蘿的種植生產(chǎn)現(xiàn)狀，以及科技的發(fā)展?fàn)顩r，設(shè)計(jì)了這款菠蘿采摘裝置。該裝置具有操作簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，并且具有良好的減震的功能，能夠較好的減少菠蘿在采摘的過程中的二次傷害，以及可以翻轉(zhuǎn)的車箱更加易于采摘工人的搬運(yùn)，較大程度的減少采摘工人的工作負(fù)擔(dān)，使得采摘工作的時(shí)間可以延長(zhǎng)，進(jìn)一步提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]武麗梅，回麗.機(jī)械原理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社.

[2]田榮俠.菠蘿自動(dòng)采摘機(jī)[Z].2015，12.

[3]單以才，章婷，顏瑋，等.用于熱帶菠蘿綠色采摘的自動(dòng)采集車[Z].2016，9.

[4]廖勁威，朱余清，羅闊，等.菠蘿采摘機(jī)械化的發(fā)展探索[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2014，5.